ITTO990912A1

ITTO990912A1 - CIRCUIT CONTROL DEVICE FOR A SYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR WITH PERMANENT MAGNET ROTOR.

Info

Publication number: ITTO990912A1
Application number: IT1999TO000912A
Authority: IT
Inventors: Nicolino Alvaro; Sebastiano Acquaviva
Original assignee: Plaset Spa
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-21
Also published as: IT1311242B1; ATE456878T1; DE60043765D1; EP1094595A3; DK1094595T3; EP1094595B1; ES2339913T3; ITTO990912A0; EP1094595A2

Abstract

The device (10) comprises two supply terminals (11, 12) intended to be connected to an alternating supply source, a switching circuit (13) connected to an end terminal (B) and to the intermediate tapping (C) of the stator winding (5) and operable to assume a first and then a second condition in which it allows coupling to the voltage source of a the first portion (L1) of the stator winding (5) and the entire winding (5) respectively; a timer circuit (14) coupled to the switching circuit (13) and operable to cause it to pass from the first to the second condition after a reference time period of application of voltage to the supply terminals (11, 12,) and a synchronisation circuit (15) coupled to a rotor position sensor (16) and arranged to control the current at least in the first portion (L1) of the stator winding (5) in a predetermined manner in dependence on the polarity on the voltage delivered from the source and the position of the rotor (2) in order to cause in the starting phase of the motor (1), the rotor (2) to rotate at an increasing speed until reaching, in a time less than or equal to the said reference time period, a synchronisation speed corresponding to the frequency of the alternating supply voltage. <IMAGE>

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo circuitale di controllo per un motore elettrico sincrono con rotore a magneti permanenti" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Control circuit device for a synchronous electric motor with permanent magnet rotor"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un dispositivo circuitale di controllo per un motore elettrico sincrono con un rotore a magneti permanenti cui sono associati mezzi sensori atti a fornire segnali elettrici indicativi della sua posizione angolare, e con uno statore che comprende almeno un avvolgimento presentante una presa intermedia che lo ripartisce in una prima ed in una seconda porzione di avvolgimento . The present invention relates to a control circuit device for a synchronous electric motor with a permanent magnet rotor associated with sensor means suitable for providing electrical signals indicative of its angular position, and with a stator comprising at least one winding having an intermediate tap which it divides it into a first and a second winding portion.

Il dispositivo circuitale secondo l'invenzione è caratterizzato dal fatto che comprendente The circuit device according to the invention is characterized in that it comprises

una coppia di terminali di alimentazione destinati ad essere collegati ad una sorgente di tensione alternata di alimentazione, a pair of power supply terminals intended to be connected to an alternating power supply voltage source,

un circuito di commutazione collegato ad un terminale di estremità ed alla presa intermedia dell'avvolgimento di statore ed.atto, ogni volta che viene attivato, ad assumere una prima e poi una seconda condizione, in cui consente l'accoppiamento a detta sorgente di tensione di una prima porzione dell'avvolgimento di statore e rispettivamente dell'intero avvolgimento; a switching circuit connected to an end terminal and to the intermediate tap of the stator winding and able, each time it is activated, to assume a first and then a second condition, in which it allows coupling to said voltage source of a first portion of the stator winding and of the entire winding respectively;

mezzi temporizzatori accoppiati a detto circuito di commutazione ed atti a provocarne il passaggio dalla prima alla seconda condizione quando è trascorso un periodo di tempo di riferimento dopo l'applicazione di tensione a detti terminali di alimentazione, e timing means coupled to said switching circuit and adapted to cause its transition from the first to the second condition when a reference time period has elapsed after the application of voltage to said power supply terminals, and

un circuito di sincronizzazione accoppiato a detti mezzi sensori di posizione e predisposto per controllare secondo modalità prestabilite la conduzione di corrente in almeno detta prima porzione dell'avvolgimento di statore in funzione della polarità della corrente erogata da detta sorgente e della posizione istantanea del rotore, ed atto nella fase di avviamento del motore a provocarne la rotazione a velocità progressivamente crescente, sino a raggiungere, in un tempo inferiore a detto periodo di tempo di riferimento, una velocità di sincronismo corrispondente alla fréguenza della tensione alternata di alimentazione. a synchronization circuit coupled to said position sensor means and arranged to control current conduction in at least said first portion of the stator winding in a predetermined manner as a function of the polarity of the current delivered by said source and of the instantaneous position of the rotor, and adapted in the starting phase of the motor to cause it to rotate at a progressively increasing speed, until reaching, in a time shorter than said reference time period, a synchronism speed corresponding to the frequency of the alternating supply voltage.

Ulteriori caratteristiche e<’ >vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: Further features and <'> advantages of the invention will appear from the detailed description below, carried out purely by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

la figura 1 è una rappresentazione schematica di un motore elettrico sincrono con rotore a magneti permanenti; Figure 1 is a schematic representation of a synchronous electric motor with permanent magnet rotor;

le figure 2 e 3 sono schemi circuitali a blocchi di due diversi modi di realizzazione di un dispositivo circuitale secondo l'invenzione; e Figures 2 and 3 are block circuit diagrams of two different embodiments of a circuit device according to the invention; And

\ \

le figure 4 e 5 sono schemi elettrici dettagliati di due dispositivi circuitali secondo l'invenzione, corrispondenti agli schemi a blocchi della figura 2 e rispettivamente della figura 3. Figures 4 and 5 are detailed electrical diagrams of two circuit devices according to the invention, corresponding to the block diagrams of Figure 2 and Figure 3 respectively.

Nella figura 1 con 1 è complessivamente un motore elettrico sincrono. In modo per sé noto tale motore elettrico comprende un rotore 2 a magneti permanenti, montato girevole fra le espansioni polari di uno statore complessivamente indicato con 3. In Figure 1, 1 is a synchronous electric motor as a whole. In a per se known way, this electric motor comprises a rotor 2 with permanent magnets, rotatably mounted between the pole pieces of a stator indicated as a whole with 3.

Lo statore 3 comprende un pacco di lamierini 4 essenzialmente a forma di C od U, recante un avvolgimento di statore complessivamente indicato 5. Nella realizzazione esemplificativamente illustrata l'avvolgimento di statore 5 comprende .due porzioni o bobine LI, L2 avvolti su due diversi rami del pacco di lamierini 4. Con A, B sono indicati i terminali d'estremità dell'avvolgimento di statore 5 mentre con C ne è indicata una presa intermedia. La porzione di avvolgimento LI è compresa tra i terminali A e C, mentre la porzione di avvolgimento L2 è compresa fra i terminali C e B. The stator 3 comprises a pack of laminations 4 essentially C or U-shaped, carrying a stator winding indicated as a whole 5. In the embodiment illustrated by way of example, the stator winding 5 comprises two portions or coils L1, L2 wound on two different branches of the stack of laminations 4. With A, B the end terminals of the stator winding 5 are indicated, while with C an intermediate tap is indicated. The winding portion L1 is comprised between the terminals A and C, while the winding portion L2 is comprised between the terminals C and B.

In alternativa alla realizzazione mostrata nella figura 1, l'avvolgimento di statore 5 può comprendere un'unica bobina, avvolta su un unico ramo del pacco di lamierini 4, ma comunque provvista di una presa centrale C. As an alternative to the embodiment shown in Figure 1, the stator winding 5 can comprise a single coil, wound on a single branch of the pack of laminations 4, but in any case provided with a central socket C.

Se il motore elettrico sincrono 1 è di tipo monofase, come nell'esempio mostrato nella figura 1, convenientemente, al fine di assicurarne l'avviamento in una direzione prefissata il traferro fra le espansioni polari del pacco di lamierini 4 di ,statore ed il rotore 2 è reso asimmetrico, in modo per sé noto. If the synchronous electric motor 1 is of the single-phase type, as in the example shown in Figure 1, conveniently, in order to ensure its starting in a predetermined direction, the air gap between the pole pieces of the stator lamination pack 4 and the rotor 2 is made asymmetrical, in a way known per se.

Sebbene la presente descrizione si riferisca ad un motore elettrico sincrono monofase con rotore a 2 poli, l'invenzione non è limitata all'applicazione ad un tale motore, ma si applica anche a motori polifase, con in generale con N poli di rotore. Although the present description refers to a single-phase synchronous electric motor with a 2-pole rotor, the invention is not limited to application to such a motor, but also applies to poly-phase motors, with in general having N rotor poles.

Nella figura 2 con 10 è complessivamente indicato un dispositivo circuitale di controllo secondo l'invenzione. Tale dispositivo circuitale comprende due terminali di alimentazione 11 e 12, destinati ad essere collegati ad una sorgente di tensione alternata di alimentazione, ad esempio la rete elettrica di distribuzione a frequenza fissa, pari ad esempio a 50 Hz in Europa o 60 Hz negli Stati Uniti. In Figure 2, 10 generally indicates a control circuit device according to the invention. This circuit device comprises two power supply terminals 11 and 12, intended to be connected to an alternating voltage source, for example the fixed frequency distribution power grid, equal for example to 50 Hz in Europe or 60 Hz in the United States. .

Il circuito 10 della figura 2 comprende un circuito di commutazione 13 collegato da una parte al terminale d'alimentazione 12, e dall'altra parte ai terminali B e C dell'avvolgimento 5 dello statore del motore. The circuit 10 of Figure 2 comprises a switching circuit 13 connected on one side to the power supply terminal 12, and on the other side to the terminals B and C of the winding 5 of the motor stator.

Come apparirà più chiaramente dal seguito, il circuito di commutazione 13 è atto, ogni volta che viene attivato a seguito del collegamento dei terminali di alimentazione 11 e 12 alla sorgente di tensione, ad assumere inizialmente una prima e successivamente una seconda condizione in cui consente l'accoppiamento a tale sorgente della prima porzione Li dell'avvolgimento di statore e, rispettivamente, dell'intero avvolgimento LI e L2. A puro titolo esplicativo, nella figura 2 nel blocco corrispondente al circuito di commutàzione 13 è stato graficamente indicato un commutatore, la cui posizione disegnata a tratto pieno corrisponde alla suddetta prima condizione, e la cui posizione illustrata a tratteggio corrisponde invece alla seconda condizione. As will appear more clearly from the following, the switching circuit 13 is able, each time it is activated following the connection of the power supply terminals 11 and 12 to the voltage source, to initially assume a first and subsequently a second condition in which it allows the coupling to this source of the first portion Li of the stator winding and, respectively, of the entire winding L1 and L2. Purely by way of explanation, in Figure 2 in the block corresponding to the switching circuit 13 a commutator has been graphically indicated, whose position drawn in solid line corresponds to the aforementioned first condition, and whose position shown in broken lines corresponds instead to the second condition.

Al circuito di commutazione 13 è collegato un circuito temporizzatore 14. Tale circuito temporizzatore è atto a provocare il passaggio del circuito di commutazione 13 dalla prima alla seconda condizione quando è trascorso un periodo di tempo di riferimento dopo l’applicazione di tensione ai terminali di alimentazione 11 e 12. A timer circuit 14 is connected to the switching circuit 13. This timing circuit is adapted to cause the switching circuit 13 to change from the first to the second condition when a reference time period has elapsed after applying voltage to the supply terminals. 11 and 12.

Il circuito 10 della figura 2 comprende ancora un circuito di sincronizzazione 15 accoppiato al dispositivo sensore di posizione 16 associato al rotore 2 del motore elettrico. Il circuito di sincronizzazione 15 è predisposto per controllare, in funzione della polarità della corrente fluente fra i terminali 11 e 12 e della posizione istantanea del rotore 2, la conduzione di corrente nella prima porzione LI dell’avvolgimento di statore 5 e rispettivamente nell'intero avvolgimento 5 a seconda della condizione operativa del circuito di commutazione 13. The circuit 10 of Figure 2 further comprises a synchronization circuit 15 coupled to the position sensor device 16 associated with the rotor 2 of the electric motor. The synchronization circuit 15 is arranged to control, as a function of the polarity of the current flowing between the terminals 11 and 12 and of the instantaneous position of the rotor 2, the conduction of current in the first portion L1 of the stator winding 5 and respectively in the entire winding 5 depending on the operating condition of the switching circuit 13.

In particolare, quando il circuito 10 viene accoppiato alla sorgente di tensione alternata di alimentazione, il circuito di commutazione 13 assume <'>inizialmente la prima condizione operativa sopra definita. In tale condizione o condizione di avviamento del motore sincrono 1, il circuito di.sincronizzazione 15 in modo per sé noto controlla la conduzione di corrente nella prima porzione LI dell'avvolgimento di statore 5 e determina pertanto l'avviamento in un verso prestabilito e la rotazione del rotore 2 a velocità progressivamente crescente sino a’raggiungere, in un tempo inferiore al periodo di tempo di riferimento stabilito dal temporizzatore 14, una velocità di sincronismo corrispondente alla frequenza della tensione alternata di alimentazione. In particular, when the circuit 10 is coupled to the AC supply voltage source, the switching circuit 13 initially assumes the first operating condition defined above. In this condition or starting condition of the synchronous motor 1, the synchronization circuit 15 in a per se known manner controls the conduction of current in the first portion L1 of the stator winding 5 and therefore determines the starting in a predetermined direction and the rotation of the rotor 2 at a progressively increasing speed until reaching, in a time shorter than the reference time period established by the timer 14, a synchronism speed corresponding to the frequency of the alternating supply voltage.

Al termine del periodo di tempo di riferimento, il circuito di temporizzazione 14 provoca il passaggio del circuito di commutazione 13 alla seconda condizione operativa, in cui poi tale circuito di commutazione permane fintantoché ai terminali 11 e 12 è applicata la tensióne alternata di alimentazione. In tale condizione, o condizione di funzionamento a regime del motore 1, il circuito di sincronizzazione 15 controlla il passaggio di corrente nell'intero avvolgimento 5 dello. statore. At the end of the reference time period, the timing circuit 14 causes the switching circuit 13 to pass to the second operating condition, in which this switching circuit then remains as long as the alternating power supply voltage is applied to the terminals 11 and 12. In this condition, or condition of operation at full speed of the motor 1, the synchronization circuit 15 controls the passage of current in the entire winding 5 of the. stator.

Nella figura 3 è mostrato un altro circuito di controllo secondo l'invenzione.'In tale figura a parti ed elementi già descritti sono stati attribuiti nuovamente gli stessi simboli alfa-numerici di riferimento. Figure 3 shows another control circuit according to the invention. In this figure, parts and elements already described have been attributed again the same alpha-numerical reference symbols.

Nella variante secondo la figura 3, il circuito di controllo 10 secondo l'invenzione si differenzia da quello secondo la figura 2 per il fatto che il circuito di sincronizzazione 15 con l'associato sensore di posizione angolare 16, non è più disposto fra il terminale A dell'avvolgimento di statore 5 ed il terminale di alimentazione 11, bensì fra la presa intermedia C di tale avvolgimento ed il circuito di commutazione 13. Il circuito di sincronizzazione 15 è in particolare collegato al circuito di commutazione 13 in modo tale per cui risulta operativo quando il circuito di commutazione 13 assume la prima condizione di funzionamento (corrispondente alla posizione mostrata a tratto pieno del commutatore che è indicativamente illustrato nel blocco 13 del circuito di commutazione). Il circuito secondo la figura 3 opera nel modo seguente. Quando i terminali 11 e 12 vengono collegati alla sorgente di tensione di alimentazione, il circuito di commutazione 13 assume la prima condizione di funzionamento e permane in tale condizione fintantoché non trascorre il periodo di tempo caratteristico del circuito di temporizzazione 14. In tale condizione il circuito di sincronizzazione 15 controlla la conduzione di corrente nella prima porzione Li dell'avvolgimento di statore 5, in modo tale da provocare l'avviamento del rotore 2 e la sua rotazione a velocità progressivamente crescente sino a raggiungere la velocità di sincronismo in un tempo inferiore al periodo di tempo caratteristico del dispositivo temporizzatore 14. In the variant according to Figure 3, the control circuit 10 according to the invention differs from that according to Figure 2 in that the synchronization circuit 15 with the associated angular position sensor 16 is no longer arranged between the terminal A of the stator winding 5 and the power supply terminal 11, but between the intermediate tap C of this winding and the switching circuit 13. The synchronization circuit 15 is in particular connected to the switching circuit 13 in such a way that it is operative when the switching circuit 13 assumes the first operating condition (corresponding to the position shown in solid line of the switch which is indicatively illustrated in the block 13 of the switching circuit). The circuit according to Figure 3 operates in the following way. When the terminals 11 and 12 are connected to the supply voltage source, the switching circuit 13 assumes the first operating condition and remains in this condition until the period of time characteristic of the timing circuit 14 elapses. In this condition the circuit 15 controls the conduction of current in the first portion Li of the stator winding 5, in such a way as to cause the starting of the rotor 2 and its rotation at a progressively increasing speed until reaching the synchronism speed in a time less than characteristic time period of the timer device 14.

Trascorso tale periodo di tempo il temporizzatore 14 provoca il passaggio del circuito di commutazione 13 alla seconda condizione operativa (qualitativamente illustrata dalla posizione mostrata a tratteggio nella figùra 3). In tale condizione, l'intero avvolgimento di statore 5 risulta direttamente collegato fra i terminali di alimentazione 11 e 12. Il motore funziona dunque in sincronismo con la frequenza della tensione di alimentazione. Il circuito di sincronizzazione 15 è invece non più operativo. After this period of time has elapsed, the timer 14 causes the switching circuit 13 to pass to the second operating condition (qualitatively illustrated by the position shown in broken lines in Figure 3). In this condition, the entire stator winding 5 is directly connected between the power supply terminals 11 and 12. The motor therefore operates in synchronism with the frequency of the power supply voltage. The synchronization circuit 15, on the other hand, is no longer operative.

Nella figura 4 è mostrato un modo di realizzazione dettagliato di un circuito corrispondente allo schema a blocchi della figura 2. Figure 4 shows a detailed embodiment of a circuit corresponding to the block diagram of Figure 2.

Nel circuito della figura 4 fra i terminali di alimentazione 11 e 12 è provvista una cella di alimentazione di tensione continua di tipo per sé noto, comprendente un resistore Ri, un diodo raddrizzatore Di, ed un condensatore CI in parallelo al quale è collegato un diodo zener Zi stabilizzatore di tensione. Il catodo di tale diodo è collegato all'ingresso di alimentazione 14a del circuito temporizzatore 14. Tale circuito temporizzatore comprende un gruppo RC includente un resistore R2 ed un condensatore C2, un diodo D2 in parallelo al resistore R2, un diodo zener Z2 avente il catodo collegato alla giunzione fra il resistore R2 ed il condensatore C2 e l'anodo collegato al gate di un SCR Ql. Tale .SCR è collegato essenzialmente fra l'ingresso 14a del circuito temporizzatore 14 ed il terminale di alimentazione 12, in serie ad un resistore R4. In the circuit of Figure 4, between the power supply terminals 11 and 12 there is a direct voltage supply cell of a per se known type, comprising a resistor Ri, a rectifier diode Di, and a capacitor CI in parallel to which a diode is connected zener Zi voltage stabilizer. The cathode of this diode is connected to the power supply input 14a of the timer circuit 14. This timer circuit comprises an RC group including a resistor R2 and a capacitor C2, a diode D2 in parallel with the resistor R2, a zener diode Z2 having the cathode connected to the junction between the resistor R2 and the capacitor C2 and the anode connected to the gate of an SCR Q1. This SCR is essentially connected between the input 14a of the timer circuit 14 and the power supply terminal 12, in series with a resistor R4.

Nel funzionamento, quando i terminali 11 e 12 vengono collegati ad una sorgente di tensione alternata di alimentazione, il condensatore C2 comincia a caricarsi, con una costante di tempo definita dalla sua capacità dalla res19tenza del resi tore R2 Quando la tensione sul condensatore C2 raggiun ge un valore sostanzialmente uguale alla tensione di zener del diodo Z2 lo SCR Q1 ìniz almente in terdetto passa in. conduzione ed suo anodo di conseguenza pas sa da un potenziai di livello al to ad un potenziale di livello basso II pas aggio in conduzione di Q1 rappresenta la m e del periodo di temporizzazione del circuìto 14 In operation, when the terminals 11 and 12 are connected to a source of alternating supply voltage, the capacitor C2 begins to charge, with a time constant defined by its capacity by the resistor of the resistor R2. a value substantially equal to the zener voltage of the diode Z2 the SCR Q1 initially referred to passes into. conduction and its anode consequently passes from a high-level potential to a low-level potential The passage in conducting of Q1 represents the m e of the timing period of circuit 14

Nella realizzazione mostrata nella figura circuì to di commutazione 13 comprende due triac Q2 Q3 In the embodiment shown in the figure, switching circuit 13 comprises two triacs Q2 Q3

II triac Q2 collegato fra la presa interine dia dell avvolgimento di statore ed termina le di alimentazione 12 II gate di tale triac collegato 11 anodo di Q1 ovvero all uscita del circuì to tempor zzatore 14 attraverso un diodo ze ner Z4 ed un resistore R5 Un resistore R6 colle gato ra il gate di Q2 ed il terminale di alimenta zione 12 The triac Q2 connected between the internal tap of the stator winding and the power supply terminals 12 The gate of this triac connected to the anode of Q1 or to the output of the timing circuit 14 through a zer diode Z4 and a resistor R5 A resistor R6 connected between the gate of Q2 and the power supply terminal 12

II triac Q3 collegato fra il terminale dell avvolgimento di statore ed il terminale di alimentaz ione 12 II suo allegato alla pre sa intermedia dell avvolgimento di statore at traverso un resi tore R7 ed al terminale di al menta ione 12 attraverso un ulterlore resistore R8 La disposizione tale per CUI quando termi nali di alimentazione 11 12 vengono collegati al la sorgente di tensione uscita 14b del circuìto di tempori zazione 14 livello alto tn ac Q2 allora reso conduttivo mentre triac Q3 interdetto In tale condì ione fase di av iamen to del motore fra terminal di alimentazione 11 12 la coriente può fluire attraverso circuito di sm cronizzazione 15 la prima porzione LI del avvolgimento di statore ed triac Q2 II pas saggio di corrente controllato dal circuìto di sincroni zzazione 15 The triac Q3 connected between the stator winding terminal and the power supply terminal 12 Its attached to the intermediate stator winding terminal through a resistor R7 and to the supply terminal 12 through an additional resistor R8. such that when power supply terminals 11 12 are connected to the voltage source output 14b of the timing circuit 14 high level tn ac Q2 then made conductive while triac Q3 disabled In this condition motor start phase between terminals power supply 11 12 the center can flow through the chronization circuit 15 the first portion L1 of the stator and triac winding Q2 The current passage controlled by the synchronization circuit 15

Quando al termine della fase di funzionamento iniziale di avviamento usci ta 14b del circuito temporizzatore 14 passa livello basso il tn ac Q2 si interdice corri spondentemente triac Q3 passa in conduzione In questa condìzione il pas saggio di corrente fra terminali 11 12 avviene attraverso il circuì to dì sincronizzazione 15 intero avvolgimento di tatore dunque in en trambe le porzioni LI L2 di tale avvolgimento ed il triac Q3 La conduz ione di corrente ancora controllata dal circuì to di m cronizzazione 15 tuttavia in perfetto sincronismo con la frequenza della tensione di alimentazione. When at the end of the initial starting operation phase output 14b of the timer circuit 14 goes low, the tn ac Q2 is disabled correspondingly triac Q3 goes into conduction In this condition the passage of current between terminals 11 12 takes place through the circuit of synchronization 15 the entire tator winding therefore in both the portions L1 L2 of this winding and the triac Q3 The current conduction still controlled by the synchronization circuit 15 however in perfect synchronism with the frequency of the supply voltage.

Nella reai zzazione mostrata nella figura circuì to di sincroni zazione 15 associato ad un ensore 16 del tipo ad effetto Hall per rilevare la posi zione del rotore Per la polarizzaz ione di tale sensore previa ta una cella di alimentazione di tens ione continua di tipo per sé noto comprendente un diodo raddri zzatore D3 in serie ad un res tore R9 ed un condensatore C3 in parallelo al quale connesso un diodo zener tabil ìz zatore di tensione Z5 anodo del diodo raddrizzatore D3 collegato ad una presa intermedia CI della porz ione LI del avvolgimento di statore In the embodiment shown in the figure, synchronization circuit 15 associated with a Hall effect sensor 16 for detecting the position of the rotor. a known rectifier diode comprising a rectifier diode D3 in series with a resistor R9 and a capacitor C3 in parallel to which a voltage stabilizer zener diode Z5 is connected, the anode of the rectifier diode D3 connected to an intermediate socket C1 of the portion L1 of the winding stator

II circuito di sincroni zazione 15 comprende un SCR Q4 con anodo collegato al terminale di alimentazione 11 ed catodo collegato al termina le dell avvolgimento di tatore II gate di Q4 collegato all uscita del sensore 16 attraverso un res tore RIO The synchronization circuit 15 comprises an SCR Q4 with anode connected to the power supply terminal 11 and a cathode connected to the terminal of the gate winding II of Q4 connected to the output of the sensor 16 through a resistor RIO

In parallelo Q4 il circuì to di sincroni zza zione 15 comprende un triac Q5 in serie al quale connesso un diodo D4 il cui catodo collegato al terminale di alimentazione 11 Nel complesso Q5 D4 si comportano come un SCR disposto in antiparal lelo Q4 II gate del triac Q5 collegato al emetti tore di un transistore Q6 attraverso un re SIStore RII Un resistore R12 collega gate di Q5 al terminale dell avvolgimento di tatore Un ul ten ore resxstore R13 collegato fra il collettore di Q6 ed catodo di D4 In parallel Q4, the synchronous circuit 15 comprises a triac Q5 in series to which a diode D4 is connected, the cathode of which connected to the power supply terminal 11. Q5 connected to the emitter of a transistor Q6 through a re SIStore RII A resistor R12 connects gate of Q5 to the terminal of the tator winding A further resxstore R13 connected between the collector of Q6 and cathode of D4

ri transistore Q6 di tipo npn ed ha emet titore collegato al terminale dell avvolgimento di statore La base di tale trans tore collegata all uscita del sensore 16 attraverso un res tore R14 npn type transistor Q6 and has an emitter connected to the terminal of the stator winding The base of this transistor connected to the output of sensor 16 through a resistor R14

Un reslatore RI5 collegato fra uscita del sensore 16 ed catodo del diodo zener Z5 A resector RI5 connected between the output of the sensor 16 and the cathode of the zener diode Z5

All avvio del funzìonamento cioè quando viene applicata tensione fra terminali 11 12 sen sore 16 ìniz almente disalimentato in quanto condensatore C3 scarico In tale condì ione uscita del sensore 16 livello basso per cui trans ìstore Q6 interdetto il triac Q5 abilitato condurre corrente mentre Q4 m ter detto in tale condizione una semionda pos tiva di corrente può fluire attraverso la porzione LI del avvolgimento di statore passando nei res istori R13 RII RI 2 {nonché nel triac Q2 che abilitato alla conduz ione una semionda negativa di corrente può fluire in LI passando attraverso Q2 Q5 D4 Il rotore comincia a girare. At the start of the operation, that is when voltage is applied between terminals 11 12 sensor 16 initially de-energized as capacitor C3 discharged In this condition the output of sensor 16 low level for which trans ìstore Q6 disabled the triac Q5 enabled to conduct current while Q4 m ter said in this condition a positive half-wave of current can flow through the portion L1 of the stator winding passing through the resistors R13 RII RI 2 {as well as into the triac Q2 which enabled to conduct a negative half-wave of current can flow into L1 passing through Q2 Q5 D4 The rotor starts to turn.

Dopo che il condensatore C3 si è caricato ed il sensore 16 riceve tensione di. alimentazione, l'uscita di tale sensore passa dopo gualche tempo a livello "alto", provocando l'interdizione di Q5 ed il passaggio in conduzione di Q4. After the capacitor C3 is charged and the sensor 16 receives voltage of. power supply, the output of this sensor passes after some time at a "high" level, causing the interdiction of Q5 and the passage of conduction of Q4.

Il sensore 16 pilota quindi alternatamente in conduzione Q4 e Q5 in funzione della posizione angolare istantanea del rotore, sino a che tale rotore raggiunge la velocità di sincronismo con la frequenza della tensione alternata di alimentazione. The sensor 16 then drives Q4 and Q5 in conduction alternately as a function of the instantaneous angular position of the rotor, until said rotor reaches the speed of synchronism with the frequency of the alternating supply voltage.

Come detto in precedenza, quando termina il periodo di tempo caratteristico del circuito temporizzatore 14, il triac Q2 viene interdetto ed il triac Q3 viene abilitato a condurre. Nel funzionamento a regime, cioè dopo il raggiungimento della velocità di sincronismo, l’intero avvolgimento di statore 5 viene attraversato dalla corrente alternata che fluisce nel circuito di sincronizzazione -15 e nel triac Q3. As previously stated, when the characteristic time period of the timer circuit 14 ends, the triac Q2 is disabled and the triac Q3 is enabled to conduct. In steady state operation, that is, after reaching the synchronism speed, the entire stator winding 5 is crossed by the alternating current flowing in the synchronization circuit -15 and in the triac Q3.

La variante di realizzazione mostrata nella figura 5 rispecchia l'architettura circuitale della figura 3. Nella figura 5 a componenti già descritti con riferimento alla figura 4 sono stati attribuiti nuovamente gli stessi simboli alfanumerici di riferimento uso degl stes riferiment alfanumeri non impiica tuttavia che tal componenti presen tino tesse grandezze caratteristiche ad esem pio di res tenza capacita che sono opportune nella realizzazione secondo la figura The variant embodiment shown in Figure 5 reflects the circuit architecture of Figure 3. In Figure 5 the same alphanumeric reference symbols have been again attributed to components already described with reference to Figure 4. have the same characteristic quantities, for example of resistance and capacity, which are suitable in the realization according to the figure

Nel circuì to secondo la igura circuì to tempor izzatore 14 analogo quello precedentemen te descritto con riferimento alla figura da cui differisce per fatto che uscita 14b di tale circuì to presa ora sul catodo di Q1 II res store R4 disposto tra tale catodo ed terminal di alimentaz ione 12 Di conseguenza al termine del periodo di riferimento caratteristico uscita del circuì to temporizzatore passa dal livello basso livello alto In the circuit according to the figure, the timer circuit 14 is similar to that previously described with reference to the figure from which it differs in that the output 14b of this circuit is now taken on the cathode of Q1. ion 12 Consequently, at the end of the characteristic reference period, the output of the timer circuit passes from low level to high level

Nel circuito della figura prevista un uni ca cella di alimentazione di tensione continua per circuìto tempori zatore 14 ed il sensore di po zione angolare 16 Tale cella comprende il diodo raddri zatore D3 il resistore R9 condensatore C3 ed diodo zener Z5 CUI catodo collegato ìa al terminale di alimentazione del sensore 16 sia al terminale di alimentazione 14a del circuìto temporizzatore 14 In the circuit of the figure there is a single dc voltage supply cell for timing circuit 14 and the angular position sensor 16 This cell comprises the rectifier diode D3 the resistor R9 capacitor C3 and zener diode Z5 CUI cathode connected to the terminal power supply of sensor 16 is to the power supply terminal 14a of the timer circuit 14

II Circuito di commutazione 13 della figura comprende anche in questo caso due triac, Q2 e Q3, collegati fra il terminale di alimentazione 12 e la presa intermedia C e, rispettivamente, fra detto terminale di alimentazione 12 ed il terminale B dell'avvolgimento di statore. The switching circuit 13 of the figure also comprises in this case two triacs, Q2 and Q3, connected between the power supply terminal 12 and the intermediate socket C and, respectively, between said power supply terminal 12 and the terminal B of the stator winding. .

L'uscita 14b del circuito di temporizzazione 14 è collegata al gate di Q3 attraverso un resistore R20, ed al gate di un ulteriore triac Q7 attraverso un resistere R21. Tale triac Q7 è disposto fra il gate di Q2 ed il terminale di alimentazione 12. The output 14b of the timing circuit 14 is connected to the gate of Q3 through a resistor R20, and to the gate of a further triac Q7 through a resistor R21. This triac Q7 is arranged between the gate of Q2 and the power supply terminal 12.

Il triac Q2 è condiviso tra il circuito di commutazione 13 ed il circuito di sincronizzazione 15. Quest'ultimo, comprende un transistore Q6 di tipo npn, la cui base è collegata all'uscita del sensore ad effetto Hall 16 attraverso un resistore R14. Il collettore di Q6 è collegato al catodo di un diodo D8 il cui anodo è collegato alla presa intermedia C dell'avvolgimento di statore attraverso un resistore R22. L'emettitore di Q6 è collegato al gate di Q2. Un resistore R23 collega l'anodo di D8 al terminale di alimentazione 12. The triac Q2 is shared between the switching circuit 13 and the synchronization circuit 15. The latter comprises a transistor Q6 of the npn type, the base of which is connected to the output of the Hall effect sensor 16 through a resistor R14. The collector of Q6 is connected to the cathode of a diode D8 whose anode is connected to the intermediate tap C of the stator winding through a resistor R22. The emitter of Q6 is connected to the gate of Q2. A resistor R23 connects the anode of D8 to the power supply terminal 12.

L'uscita del sensore 16 è inoltre collegata alla base di un transistore Q10 tipo pnp il cui collettore è collegato alla presa intermedia C dell'avvolgimento di statore attraverso un resistore R24. The output of the sensor 16 is also connected to the base of a pnp-type transistor Q10 whose collector is connected to the intermediate tap C of the stator winding through a resistor R24.

Un diodo D9 ha l'anodo collegato al gate di Q2 ed il catodo collegato all'emettitore di Q1Q e all'ingresso di alimentazione 14a del circuito temporizzatore 14 attraverso un resistore R25. A diode D9 has the anode connected to the gate of Q2 and the cathode connected to the emitter of Q1Q and to the power input 14a of the timer circuit 14 through a resistor R25.

Nel funzionamento, non appena i terminali 11 e 12 vengono accoppiati alla sorgente di tensione alternata di alimentazione, l'uscita 14b del circuito di temporizzazione 14 è a livello "basso". Di conseguenza i triac Q3 e Q7 sono interdetti, mentre il triac Q2 è abilitato alla conduzione. Nella fase di funzionamento iniziale o di avviamento, soltanto la porzione Li dell'avvolgimento di statore può essere interessata dal passaggio di corrente. Tale passaggio di corrente è controllato dal circuito di sincronizzazione 15, in modo analogo a quanto descritto in precedenza. In operation, as soon as the terminals 11 and 12 are coupled to the AC supply voltage source, the output 14b of the timing circuit 14 is at a " low " level. Consequently, triacs Q3 and Q7 are disabled, while triac Q2 is enabled for conduction. In the initial operation or starting phase, only the portion Li of the stator winding can be affected by the passage of current. This passage of current is controlled by the synchronization circuit 15, in a manner similar to that described above.

Al termine del periodo di temporizzazione del circuito 14, l'uscita 14b di quest'ultimo passa a livellò "alto", per cui i triac Q3 e Q7 vengono abilitati alla conduzione, ed il triac Q2 viene interdetto. In tale condizione l'intero avvolgimento di statore 5, cioè entrambe le sue porzioni LI e L2 risultano direttamente accoppiate ai terminali di alimentazione 11 e 12 attraverso il triac Q3, mentre il circuito di sincronizzazione 15 risulta disabilitato. At the end of the timing period of the circuit 14, the output 14b of the latter goes to "high" level, so that the triacs Q3 and Q7 are enabled for conduction, and the triac Q2 is disabled. In this condition the entire stator winding 5, ie both its portions L1 and L2 are directly coupled to the power supply terminals 11 and 12 through the triac Q3, while the synchronization circuit 15 is disabled.

I circuiti sopra descritti possono essere eventualmente integrati con l'aggiunta di un circuito ausiliario di tipo per sé noto atto a rilevare una condizione di blocco del rotore 2 e per provocare in tale caso la scarica del condensatore C2 del circuito di temporizzazione 14.Tale scarica di fatto "azzera" il circuito di temporizzazione, che può quindi ripartire e consentire il riavviamento automatico del motore. The circuits described above can optionally be integrated with the addition of an auxiliary circuit of a per se known type suitable for detecting a blocked condition of the rotor 2 and for causing in this case the discharge of the capacitor C2 of the timing circuit 14. in fact it "resets" the timing circuit, which can then restart and allow the automatic restart of the engine.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and construction details may be widely varied with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of the invention as defined. in the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. Control circuit device (10) for a synchronous electric motor (1) with a permanent magnet rotor. (2) associated with sensor means (16) adapted to provide electrical signals indicative of its angular position, and with a stator (3) which comprises at least one winding (5) having an intermediate tap (C) which divides it into a first and in a second winding portion (Li, L2); the circuit device (10) comprising a pair of power supply terminals (11, 12) intended to be connected to an alternating power supply voltage source, a switching circuit (13) connected to an end terminal (B) and to the intermediate socket (C) of the stator winding (5) and able, each time it is activated, to assume a first and then a second condition, in which it allows the coupling to said voltage source of a first portion (Li) of the stator winding (5) and, respectively, of the entire winding (5); timing means (14) coupled to said switching circuit (13) and adapted to cause the transition from the first to the second condition when a period of reference time has elapsed starting from the application of voltage to said power supply terminals (11, 12 ), And a synchronization circuit (15) coupled to said position sensor means (16) and arranged to control current conduction in at least said first portion (Li) of the stator winding (5) according to predetermined methods. voltage applied by said source and of the instantaneous position of the rotor (2) to determine, in the starting phase of the motor (1), the rotation of the rotor (2) at a progressively increasing speed, until it reaches, in a time less than or equal to said reference time period, a synchronism speed corresponding to the frequency of the alternating supply voltage.

2. Device according to claim 1, wherein the synchronization circuit (15) is interposed between a power supply terminal (11) and said first portion (Li) of the stator winding (5), and wherein said switching circuit (13) is connected between the terminals (B, C) of the second portion (L2) of the stator winding (5) and the other power supply terminal (12).

3. Device according to claim 1, wherein said stator winding (5) is connected between a power supply terminal (11) and a terminal of the switching circuit (13), and the synchronization circuit (15) is interposed between the intermediate socket (C) of the stator winding (5) and another terminal of the switching circuit (13).

Device according to any one of the preceding claims, wherein said position sensor means comprise a Hall effect sensor (16).

Device according to any one of the preceding claims, wherein said timer circuit (4) comprises an RC circuit (R2, C2) which controls the conduction passage of an electronic switch (Q1).

6. Device according to claims 4 and 5 in which direct voltage supply means (DI, C1, Zi; D3, C3, Z5) are provided for supplying a continuous supply voltage to the sensor (16) and to the timer circuit (14) .

7. Device according to claims 3 and 6, characterized in that said power supply means comprise a single passive power supply circuit (D3, C3, Z5) comprising a rectifier diode (D3), a capacitor (C3) and a voltage stabilizing zener diode (Z5) in parallel to said capacitor (C3).

8. Device according to any one of the preceding claims, in which an auxiliary circuit is provided which is suitable for detecting a condition of blocking of the rotor (2) in the presence of the alternating supply voltage, and for determining in this case the resetting and restarting of the aforesaid timing means (14).

Device according to one of the preceding claims, comprising means for detecting the achievement, in the starting phase, of the synchronism condition, associated with the timing means (14) in such a way that said reference time period substantially corresponds to the time necessary for the achievement of the synchronism condition.

10. Control circuit device for a synchronous electric motor, substantially as described and illustrated, and for the specified purposes.